УДК 621.746.047
ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩАЯ ШЛАКООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСЬ
ДЛЯ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ КОВШЕЙ МНЛЗ
ДЛЯ РАЗЛИВКИ СТАЛЕЙ ШИРОКОГО СОРТАМЕНТА
© А.М. Топтыгин, И.В. Неклюдов, Е.Г. Полозов, Ю.М. Айзин
ООО «Корад»
«КОРАД» 15 ЛЕТ
и
роцессы, происходящие в промежуточном ков-.ше (ИК), оказывают весьма существенное влияние на качество непрерывнолитых заготовок (НЛЗ) и на стабильность условий разливки. Накопленный опыт показывает, что физико-химические и теплофизи-ческие свойства покровного защитного шлака должны отвечать следующим основным требованиям: хорошие теплоизолирующие свойства; высокая и длительная адсорбционная способность по отношению к неметаллическим включениям (НВ) различного типа; низкая газопроницаемость для предотвращения процессов вторичного окисления; нейтральность по отношению к разливаемой стали и к огнеупорам ИК; вязкость, не затрудняющая работу стопоров; минимальный объем вредных выделений.
Отечественные и зарубежные исследования показывают, что наиболее полно этим критериям отвечают шлаки на базе тройной системы СаО-БЮ2-А12О3 с основностью в пределах 0,85-1,15 [1, 2]. С учетом этих особенностей была разработана теплоизолирующая шлакообразующая смесь (ШОС) П-4 для промежуточных ковшей, содержащая фтор, с добавками рисовой лузги, имеющая химический состав, % (по массе): СаО 30,0-35,0; БЮ2 30,0-33,0; МдО 1,5-5,0; А12О3 12,0-15,0; Ыа2О+К2О 6,0-8,0; Б 2,0-3,0; С 6,0-8,0; влажность не более 1,0.
Содержание в смеси фтора в малых концентрациях способствовало ускорению процессов плавления, а присадка рисовой лузги улучшала теплоизоляционные свойства смеси.
Испытания смеси П-4 были проведены на Волжском трубном заводе при разливке сериями плавок стали различных марок на заготовки широкого про-филеразмерного сортамента.
Ири разливке сериями до 10 плавок углеродистой стали массой по 150 т было установлено, что шлак, сформированный в ИК из смеси П-4, сохраняет высокие теплоизоляционные свойства и малоизменяющу-юся вязкость при увеличении в нем содержания А12О3 до 30%. Максимальная разность температур металла в ИК по ходу разливки не превышала 10 °С, работа стопоров оставалась стабильной. Ассимиляционные ^ свойства шлака несколько ухудшались после 4-5 плавок, без обновления его в ИК.
Ири разливке трубной стали D на заготовки ь диам. 156 мм сериями из 3-6 плавок массой по 150 т, < были проведены сопоставительные испытания смен си И-4 следующего химического состава, % (по мас-^ се): 33,5 СаО; 31,0 БЮ2; 1,5 МдО; 14,0 А12О3; 0,1 МпО;
2,6 Беобщ; 3,0 Б; 6,2 С. Испытывали ШОС, содержащую рисовую лузгу, и смесь того же состава без рисовой лузги. Илавки разливали через промежуточные ковши с различного типа футеровкой рабочего слоя. Ири использовании смеси без лузги металл разливали через ИК с рабочим слоем из магнезиальной торкрет-массы, а при разливке смеси с лузгой использовали ИК с высокоглиноземистой футеровкой.
Для контроля изменения состава шлака по ходу разливки плавок всей серии отбирали пробы шлака из ИК после разливки 50, 100 т каждой плавки и при остаточной массе в сталеразливочном ковше (СК) 10 т. Изменения химического состава шлака в ИК по ходу разливки серии, выраженные предельными значениями (первая проба из первой плавки в серии и третья проба в последней плавке серии) приведены в табл. 1.
Быстрое возрастание содержания в шлаке МдО при использовании ИК с рабочим слоем из магнезиальной торкрет-массы можно объяснить только низким качеством материала для торкретирования, а некоторое увеличение содержания МдО в шлаке ИК с высокоглиноземистой футеровкой вызван, очевидно, попаданием части шлака из стальковша в конце разливки.
Адсорбционная способность шлака по отношению к А12О3 при использовании ШОС И-4 без лузги оказалась несколько ниже: после разливки 6 плавок прирост содержания А12О3 составил около 3%, в то время как при разливке трех плавок с использованием ШОС И-4 с лузгой этот прирост достигал 6%. В данном случае, очевидно, отрицательную роль сыграло увеличение содержания MgO в шлаке, вызвавшее повышение его вязкости. Однако в обоих вариантах вязкость шлака не препятствовала работе стопоров, и процесс разливки проходил стабильно. Максимальная разность температуры металла в ИК по ходу разливки плавки была в обоих вариантах практически одинакова (8-10 °С).
Испытана также еще одна модификация ШОС И-4 - смесь без лузги, но с повышенным содержанием углерода для компенсации теплозащитных свойств (%, по массе): 17,9 С; 33,4 БЮ2; 23,2 СаО; 0,8 МgО; 13,4 А12О3; 3,6 Ыа2О; 2,7 К2О; 2,2 Б; 3,0 Бе2О3.
Смесь испытывали при разливке стали на заготовки диам. 360 мм в сериях из четырех плавок (сталь 20) и трех плавок (сталь БА-1А) через ИК с высокоглиноземистой футеровкой. Содержание МgО в шлаке этой серии плавок оставалось практически неизменным (в пределах 1,9-2,2%), а содержание А12О3 возросло с 15,6% в первой пробе первой плавки в серии до 20,1% в третьей пробе в последней (четвертой) плавке в се-
Таблица 1. Изменения состава шлака в промежуточном ковше
Разновидность ШОС П-4 Тип футеровки Число плавок Пределы колебаний химического состава шлака, % (по массе)
в серии М^ А12О3 СаО 8Ю2
Без лузги Магнезиальная 6 1,9-15,4 16,8-19,2 29,1-30,1 34,0-28,3 2,7-0,59
С лузгой Высокоглиноземистая 3 3,0-4,3 16,6-22,7 35,3-32,2 27,2-28,5 1,1-1,5
Таблица 2. Составы опытных смесей
Номер смеси Химический состав ШОС, % (по массе)
СаО 8^2 А12О3 М^ Б С Влажность
I 32,4 29,7 11,9 3,8 5,9 3,3 11,8 0,4
II 26,9 27,8 14,2 3,6 7,5 3,3 11,5 0,2
III 34,5 29,2 12,0 1,5 6,9 3,0 6,8 0,5
IV 33,5 32,9 14,4 1,5 6,8 3,0 6,6 0,5
Таблица 3. Изменение содержания углерода в металле по ходу разливки %
Номер плавки в серии Сталь
Ст3 81-37 8АЕ 1010 08Ю
[С!] АС [С!] АС [С!] АС [С!] АС
1 0,16 +0,02 0,099 +0,014 0,077 +0,01 0,030 +0,008
2 0,16 +0,015 0,098 0 0,088 +0,011 0,055 0
3 0,18 +0,02 0,119 +0,014 0,083 +0,002 0,039 +0,006
4 0,17 +0,016 0,09 +0,01 0,092 +0,003 0,070 +0,001
5 0,18 +0,01 0,116 +0,01 - - - -
Примечание. [С,] - содержание углерода в первой пробе из ПК; АС - прирост содержания углерода по ходу разливки.
рии. Процесс разливки был стабилен, разница в температуре металла в ПК по ходу разливки плавки была в пределах 8-10%.
Эти испытания показали, что ШОС П-4 (в различных модификациях) при разливке заготовок различного размерного и марочного сортамента формирует в ПК защитный шлак, достаточно универсальный по отношению к составу разливаемой стали, с хорошими теплоизоляционными свойствами, обладающий длительной адсорбционной способностью по отношению к глиноземистым включениям в металле, с практически постоянной вязкостью по ходу разливки больших масс металла, что обеспечивало стабильность работы стопоров.
В конвертерном цехе ОАО «Северсталь» испытывали ШОС для промежуточного ковша с различным содержанием MgO и углерода. При этом содержание лузги в смесях I, II (табл. 2) было в 1,5-2 раза меньше, чем в смесях с низким содержанием углерода (смеси III, IV).
Плавки сталей Ст3, Б1-37, БАЕ 1010, 08Ю разливали через ПК, футерованные кирпичом КШУ без обмазки. Смесь в ковш подавали до начала разливки, после заполнения на 1/3 и затем по ходу разливки. Смесь быстро проплавлялась во время очередных присадок, сверху была покрыта пористой корочкой, не вызывала заметного износа футеровки и не затрудняла работу стопоров.
В большинстве случаев изменение температуры металла в ПК по ходу разливки составляло 2-14 °С в первых плавках серии и до 2-11 °С - в последующих.
Смеси III и IV наиболее близки по составу к смеси П-4, поэтому особое внимание было обращено на степень науглероживания в ПК металла, разливаемого под этими смесями (табл. 3). При разливке особо низкоуглеродистых сталей прирост содержания углерода достигал 12-14% (относительных). Поэтому для разливки стали такого сортамента рекомендована смесь состава П-4, но с содержанием углерода не более 2,0% (П-4-1).
Как уже отмечалось, критериями оценки технологических свойств защитной ШОС для ПК являются не только ее теплоизолирующие и вязкостные характеристики, но также и показатели загрязненности литых заготовок НВ, которые зависят от рафинирующей способности шлака и его газопроницаемости. Выделить непосредственное влияние шлака ПК на степень загрязненности металла включениями различных типов весьма сложно, поскольку на этот показатель заметно влия- £ ют технология подготовки металла к разливке, а также ? процессы, происходящие в кристаллизаторе. Тем не ме- ° нее, сохраняя идентичные условия при разливке плавок £ с сопоставимыми образцами покровного шлака, можно < с достаточной степенью вероятности выявить влияние £ опытной ШОС на пораженность металла НВ. !
Таблица 4. Оценка макроструктуры литой заготовки
Сталь Диаметр, мм Показатели макроструктуры, балл (мин-макс)
ЦП ОХН ЛП КТЗ
42CrMo4 410 1-2,5 0,5-1,5 0 0-0,5 D 156 1-2 0,5-1,0 0 0
Примечание. ЦИ - центральная пористость; ОХН - осевая химическая неоднородность; ЛИ - ликвационные полоски; КТЗ - краевая точечная загрязненность.
В ОАО «Волжский трубный завод» контролировали качество литых заготовок по темпле-там, взятым от средних (по длине ручья) заготовок из внешних и внутренних ручьев. Макроструктуру оценивали по ОСТ 14-1-235-91, а загрязненность НВ - по четырехбалльной шкале, разработанной в ЦНИИчермет им. И.И. Бардина на базе ГОСТ 1778. Контролировали шлифы, вырезанные из радиальных полосок темплетов, охватывающих подповерхностную, промежуточную (середина полоски) и осевую части темплета. В соответствии с требованиями ТУ на литую трубную заготовку из стали данной марки, максимально допустимая загрязненность по оксидам (в основном по глиноземистым включениям) не должна превышать балла 2.
Ири разливке под ШОС И-4 опытной модификации стали D на заготовки диам. 156 мм по данным 13 плавок (26 темплетов, 78 шлифов) загрязненность металла сульфидами по среднему баллу не превышала 0,8, при максимальном балле - 1,0, по оксидам, соответственно, не более 0,5 и 0,5, по силикатам, соответственно не более 1,2 и 3. Иод ШОС И-4-15 разливали заготовки диа
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.